山西老陳醋熏醅階段風味物質的動態變化

李婷，張磊，楊宇霞，韓建欣，王爭爭，李慧，楊林娥

(山西省生物研究院有限公司，太原 030006)

山西老陳醋是四大名醋之一，其獨特的“蒸、酵、熏、淋、曬”釀造工藝被列入國家級非物質文化遺產[1,2]。熏醅工藝是山西老陳醋傳統工藝的精華之一，是山西老陳醋色、香、味的主要來源[3]，可使山西老陳醋的酯香、熏香、陳香有機復合；同時也可獲得滿意色澤，無需添加調色劑，從而決定了山西老陳醋的獨特品質[4]。

山西老陳醋的風味主要由呈香和呈味兩類物質組成，呈香物質主要是酸類、酯類、醛類、酮類、雜環類等揮發性香氣成分[5]，呈味物質主要是有機酸、氨基酸、糖類等不揮發物質[6]。這些不同的呈香、呈味物質共同存在于山西老陳醋中并協同作用，形成了山西老陳醋特有的味覺和嗅覺效果。此外，山西老陳醋還具有一定的營養保健功能，含有川芎嗪、總黃酮等功能成分[7,8]。

本文重點關注常規成分、有機酸、川芎嗪、總黃酮、乙偶姻等風味物質在山西老陳醋熏醅階段含量的變化，旨在揭示其動態變化規律，以期為山西老陳醋熏醅過程質量控制與最終產品品質提升提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

熏醅：采自山西老陳醋集團有限公司，取樣時間為熏醅第1～6天，同步跟蹤3條熏醅生產線。

甲醇(色譜純)：安徽時聯特種溶劑股份有限公司；乙酸(優級純)：天津市光復科技發展有限公司；乳酸、甲酸、蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸、α-酮戊二酸：均為色譜純，美國Sigma-Aldrich公司；鹽酸川芎嗪標準品、蘆丁標準品：中國藥品生物制品檢定所；無水乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉：均為分析純試劑，天津市光復精細化工研究所。

1.1.2 儀器與設備

1100型高效液相色譜儀、Hypersil BDS C18柱、Agilent TC-C18柱、Sinochrom ODS-BP柱 美國Agilent公司；NW150V超純水系統 上海康雷分析儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理方法

熏醅：取當日熏醅樣品，準確稱取10.00 g，加入90 mL蒸餾水浸泡2 h，然后過濾，留濾液備用。

1.2.2 常規成分的測定

總酸、總酯、不揮發酸、還原糖、可溶性無鹽固形物參照GB/T 19777-2013《地理標志產品 山西老陳醋》中的方法進行測定[9]。

1.2.3 有機酸的測定[10,11]

樣品預處理：取2 mL待測樣品，加2 mL 10.6%亞鐵氰化鉀和2 mL 30%硫酸鋅溶液，用蒸餾水稀釋定容到25 mL，10000 r/min離心10 min，上清液用0.22 μm微孔濾膜過濾，待用。

HPLC條件：色譜柱：Sinochrom ODS-BP柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動相：0.01 mmol/L KH2PO4(用磷酸調pH至2.7)∶甲醇為97∶3；流速：0.6 mL/min；檢測波長：210 nm；進樣量：10 μL。

1.2.4 功能成分的測定

1.2.4.1 川芎嗪、總黃酮的測定

川芎嗪、總黃酮參照GB/T 19777-2013《地理標志產品 山西老陳醋》中的方法進行測定。

1.2.4.2 乙偶姻的測定[12]

樣品預處理：取4 mL樣品，調pH值為中性，用酸性甲醇提取劑定容至25 mL。超聲提取45 min，10000 r/min離心5 min，去除沉淀，取上清液用0.22 μm微孔濾膜過濾，上機測定。

HPLC條件：色譜柱：Agilent TC-C18(2)(4.6 mm×250 mm，5 μm)；檢測器：紫外檢測器；檢測波長：279 nm；流動相：1%醋酸水溶液(0.05%三氟乙酸)∶甲醇為70∶30；流速：0.8 mL/min。

1.2.5 數據處理與分析

采用SPSS 20.0軟件對數據進行分析，并對熏醅階段的風味物質進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 山西老陳醋熏醅過程中常規成分的動態變化

熏醅階段是一個加熱的過程，各項常規成分發生較大變化，結果見圖1。總酸含量增幅較緩，熏醅結束時其含量由(5.26±0.29) g/100 g增至(5.97±0.06) g/100 g；不揮發酸、總酯在該階段大幅上升，熏醅結束時其含量分別達到(1.90±0.07) g/100 g和(2.55±0.11) g/100 g，較熏醅初期分別增加了約2.5倍和1.4倍。氨基酸態氮含量變化平穩，而且呈小幅下降趨勢，熏醅結束時含量為(0.22±0.02) g/100 g，可能與微生物的不斷自溶以及美拉德反應有關；還原糖含量呈逐漸減少的趨勢，其含量從熏醅第1天的(2.05±0.08) g/100 g降至熏醅結束時的(1.31±0.25) g/100 g，這可能與老陳醋在熏醅過程中發生的美拉德反應有關。

圖1 山西老陳醋熏醅階段常規成分動態變化Fig.1 Dynamic changes of conventional components of Shanxi aged vinegar in fumigation stage

2.2 山西老陳醋熏醅過程中有機酸的動態變化

采用高效液相色譜法，對山西老陳醋熏醅過程中的乙酸、乳酸、琥珀酸等7種有機酸進行跟蹤檢測分析，結果見圖2和圖3。

圖2 有機酸標準品高效液相色譜圖Fig.2 HPLC chromatogram of organic acids standard solution注：1為甲酸；2為蘋果酸；3為α-酮戊二酸；4為乳酸；5為乙酸；6為檸檬酸；7為琥珀酸。

圖3 山西老陳醋熏醅階段有機酸動態變化Fig.3 Dynamic changes of organic acids of Shanxi aged vinegar in fumigation stage

在整個熏醅階段，7種有機酸的總含量逐漸增加。乙酸和乳酸是山西老陳醋熏醅階段的主體有機酸，占總有機酸含量的90%。乙酸是含量最高的揮發性酸，熏醅階段其含量呈先降后增的變化趨勢，增幅較緩，由熏醅初期的(4405.1±494.78) mg/100 g增至(5014.8±648.47) mg/100 g。乳酸是含量最高的不揮發性酸，熏醅階段其含量的變化呈先增加后降低再升高的趨勢，熏醅結束時乳酸含量較熏醅初期增加了近2.2倍。

由圖4可知，熏醅過程中，乙酸和甲酸等揮發性有機酸的相對百分含量呈下降趨勢，其占比由熏醅初期的75.95%降至熏醅結束時的67.12%，而乳酸、琥珀酸、蘋果酸等不揮發性有機酸的相對百分含量逐漸上升，熏醅結束時其占比達到32.88%，不揮發性有機酸含量的提高對豐富山西老陳醋的風味具有重要意義[13]，可以緩沖乙酸的刺激性，提高老陳醋酸味的平和性。

圖4 熏醅階段有機酸相對含量變化Fig.4 The change in relative content of organic acids in fumigation stage

2.3 山西老陳醋生產過程中功能成分的動態變化

對熏醅階段的總黃酮、川芎嗪等功能成分進行測定，結果見圖5。

圖5 山西老陳醋熏醅階段功能成分動態變化Fig.5 Dynamic changes of functional components of Shanxi aged vinegar in fumigation stage

總黃酮含量在熏醅階段小幅增加，從熏制開始的(42.40±5.17) mg/100 g增至熏醅結束時的(55.99±4.75) mg/100 g；川芎嗪最早產生于熏醅第2天，隨后基本呈線性增加，熏醅結束時其含量增至約(58.13±3.06) mg/100 g，比剛產生時增加了近3倍。說明山西老陳醋獨特的熏醅工藝為川芎嗪的生成提供了必要的條件；在醋酸發酵階段積累了大量的乙偶姻，在隨后的熏醅過程中其含量逐漸減少。

由圖5可知，川芎嗪和乙偶姻在數據上呈現此消彼長的現象，可以推測熏醅過程中在熱力學動力的作用下促進了乙偶姻向川芎嗪的轉變。這些現象也提示山西老陳醋中的川芎嗪也可能部分來自于川芎嗪的前體物質乙偶姻。

2.4 山西老陳醋熏醅階段風味物質的主成分分析

熏醅的主要作用在于增加醋的色澤和醋的熏香味，熏醅工藝使山西老陳醋含有豐富的有機酸、氨基酸、香氣成分等，但從各成分出發很難找到合適的指標來表征山西老陳醋的熏醅質量。主成分分析是一種將多個變量通過線性變換以選出較少個數重要變量的一種多元統計分析方法，可將原變量進行轉換，使少數幾個新變量成為原變量的線性組合，同時，這些變量可盡可能多地表征原變量的數據結構特征而不丟失信息[14,15]。本文采用主成分分析的方法，對熏醅過程中的風味物質進行分析，結果見表1和圖6。

表1 主因子方差分析表Table 1 The variance analysis of main factors

(a)各成分在第1主成分和第2主成分中的分布

由表1可知，前4個主成分特征值均大于1，累積貢獻率達82.593%，說明前4個主成分基本上反映出熏醅階段15種風味物質82.593%的綜合信息[16]。因此，選取前4個主成分作為數據分析的有效成分。

載荷值主要反映各變量與主成分之間的相關系數[17]，由圖6可知，總酯、川芎嗪、α-酮戊二酸在第1主成分正方向上有較高的載荷，分別為0.949，0.948，0.912；蘋果酸、乙酸在第2主成分正向上有較高的載荷；檸檬酸、氨基酸態氮在第3主成分負方向上有較高的載荷；甲酸在第4主成分負方向上有較高的載荷。根據各主成分的貢獻率，對山西老陳醋熏醅階段影響較大的風味物質依次為總酯、川芎嗪、α-酮戊二酸、蘋果酸、乙酸。

3 結論

山西老陳醋在熏醅過程中發生了復雜的生化反應[18]。川芎嗪產生于熏醅第2天，其含量呈不斷增長的趨勢，而還原糖、氨基酸態氮及乙偶姻含量的變化與川芎嗪相反，呈此消彼長的趨勢；說明川芎嗪可能部分來自于熏蒸過程的美拉德反應，部分來自于川芎嗪的前體物質乙偶姻。

乳酸和乙酸是山西老陳醋熏醅階段含量最多且變化最大的有機酸，這兩種有機酸的含量約占總有機酸含量的90%。蘋果酸、α-酮戊二酸、檸檬酸、琥珀酸含量相對較低，僅占總有機酸含量的10%左右，但它們對山西老陳醋的風味起著重要作用，可以減輕醋的刺激性氣味，使得山西老陳醋酸味綿長、柔和可口。

通過對山西老陳醋熏醅階段的15項檢測指標進行主成分分析，提取前4個主成分能基本反映所有變量82.593%的信息。總酯、川芎嗪、α-酮戊二酸、蘋果酸、乙酸代表了熏醅階段的大部分變量信息，是對熏醅影響較大的風味物質，可以作為山西老陳醋熏醅階段的質量控制指標指導山西老陳醋的生產，為山西老陳醋的品質提升提供了參考數據。